JP2018165565A - 円錐ころ軸受 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本実施の形態の円錐ころ軸受について、図1および後述の図9を中心に、段階的に説明する。まず図1〜図4を用いて、本実施の形態の円錐ころ軸受のうち、後述の図9にて初出する特徴を除く部分の特徴について説明する。
外輪11および内輪13については、上記窒素濃度の測定方法において測定対象とした断面につき、表面から深さ方向において硬度分布を測定する。測定装置としてはビッカース硬さ測定機を用いることができる。500℃×1hの焼き戻し後の円錐ころ軸受10において、深さ方向に並ぶ複数の測定点、たとえば0.5mm間隔に配置された測定点において硬度測定を実施する。そして、ビッカース硬さがHV450以上の領域を窒素富化層とする。
対数クラウニングを表す関数式中のK1,zmを適切に選択することによって、最適な対数クラウニングを設計することができる。
図18に示すように、まず部品準備工程(S100)を実施する。この工程(S100)では、外輪11、内輪13、ころ12、保持器14などの軸受部品となるべき部材を準備する。なお、ころ12となるべき部材には、まだクラウニングは形成されておらず、当該部材の表面は図4の点線で示した加工前表面12Eとなっている。また図9に示すような大端面16および小端面17を有するようにころ12が形成され、かつ図9に示すような大鍔面18および小鍔面19を有するように内輪13が形成される。
・アキシアル荷重:300kgf
・回転速度 :300〜2000rpm(100rpmピッチ)
・潤滑条件 :油浴潤滑(潤滑油:75W−90)
図27は、上記トルク測定試験の結果を示す。図27のグラフの縦軸は、ポケットに切欠きのない保持器を用いた比較例Aのトルクに対するトルク低減率を表す。ポケットの柱部中央部に切欠きを設けた比較例Bや、ポケットの小環状部と大環状部に切欠きを設けた比較例Cも、トルク低減効果が認められるが、ポケットの狭幅側の柱部に切欠きを設けた実施例Aは、これらの比較例よりも優れたトルク低減効果が認められ、狭幅側の小環状部にも切欠きを設け、狭幅側の切欠きの合計面積を広幅側のそれよりも広くした実施例Bは、さらに優れたトルク低減効果が認められる。
試料として、試料No.1〜4までの4種類の円錐ころを試料として準備した。円錐ころの型番は30206とした。円錐ころの材質としてはJIS規格SUJ2材(1.0質量%C−0.25質量%Si−0.4質量%Mn−1.5質量%Cr)を用いた。
実験1:寿命試験
寿命試験装置を用いた。試験条件としては、試験荷重:Fr=18kN、Fa=2kN、潤滑油:タービン油56、潤滑方式:油浴潤滑、という条件を用いた。寿命試験装置では、被試験体としての2つの円錐ころ軸受は、支持軸の両端を支持するように配置されている。該支持軸の延在方向の中央部、すなわち2つの円錐ころ軸受の中央部には、該支持軸を介して円錐ころ軸受にラジアル荷重を負荷するための円筒ころ軸受が配置されている。そして、荷重負荷用の円筒ころ軸受にラジアル荷重を負荷することで、被試験体としての円錐ころ軸受にラジアル荷重を負荷する。また、アキシアル荷重は、寿命試験装置のハウジングを介して一方の円錐ころ軸受から支持軸に伝わり、他方の円錐ころ軸受にアキシアル荷重が負荷される。これにより、円錐ころ軸受の寿命試験が行われる。
上記実験1の寿命試験と同様の試験装置を用いた。試験条件としては、基本的に上記実験1での条件と同様であるが、ころの中心軸について2/1000radの軸傾きを負荷した状態とし、偏荷重が印加された状態で試験を行った。
試料No.1〜4について、縦型トルク試験機を用いたトルク測定試験を行った。試験条件としては、試験荷重:Fa=7000N、潤滑油:タービン油56、潤滑方式:油浴潤滑、回転数:5000rpm、という条件を用いた。
実験1:寿命試験
試料No.4が最も良好な結果を示し、長寿命であると考えられた。試料No.2および試料No.3は、試料No.4の結果には及ばないものの、良好な結果を示し、十分実用に耐え得ると判断された。一方、試料No.1については、最も短い寿命を示す結果となった。
試料No.4および試料No.3が最も良好な結果を示し、長寿命であると考えられた。次に、試料No.1が試料No.4および試料No.3には及ばないものの、比較的良好な結果を示した。一方、試料No.2は上記実験1の時の結果より悪い結果を示し、偏荷重条件により短寿命化したものと考えられる。
試料No.1、試料No.3、試料No.4が十分小さな回転トルクを示し良好な結果となった。一方、試料No.2は回転トルクが他の試料より大きくなっていた。
Claims (11)
- 内周面において外輪軌道面を有する外輪と、
外周面において内輪軌道面を有し、前記外輪に対して径方向内側に配置された内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に配列され、前記外輪軌道面および前記内輪軌道面と接触する転動面を有する複数の円錐ころと、
周方向に所定の間隔で配置されている複数のポケットを含み、前記複数の円錐ころの各々を前記複数のポケットの各々に収容保持している保持器とを備え、
前記保持器は、前記円錐ころの小径端面側で連なる小環状部と、円錐ころの大径端面側で連なる大環状部と、これらの環状部を連結する複数の柱部とを含み、
前記ポケットが、前記円錐ころの小径側を収納する部分が狭幅側となり、かつ大径側を収納する部分が広幅側となる台形状に形成されており、
前記保持器の前記ポケットの前記狭幅側の前記柱部に切欠きを前記小環状部と前記柱部との境界から前記大環状部の方へ幅をもたせて設けたことにより、前記保持器の内径側から前記内輪側へ流入する潤滑油が前記切欠きから外径側の前記外輪側へ速やかに逃げるようにし、前記小環状部の前記ポケット側の縁を、前記ポケットの狭幅側の底辺部分が前記柱部まで延びた形状とし、
前記外輪、前記内輪および前記複数の円錐ころのうちの少なくともいずれか1つは、前記外輪軌道面、前記内輪軌道面または前記転動面の表面層に形成された窒素富化層を含み、
前記表面層の最表面から前記窒素富化層の底部までの距離は0.2mm以上であり、
前記円錐ころの前記転動面にはクラウニングが形成され、
前記クラウニングのドロップ量の和は、前記円錐ころの前記転動面の母線をy軸とし、母線直交方向をz軸とするy−z座標系において、K1,K2,zmを設計パラメータ、Qを荷重、Lを前記円錐ころにおける前記転動面の有効接触部の母線方向長さ、E’を等価弾性係数、aを前記円錐ころの前記転動面の母線上にとった原点から前記有効接触部の端部までの長さ、A=2K1Q/πLE’としたときに、式(1)で表される、円錐ころ軸受。
- 前記窒素富化層における旧オーステナイト結晶粒径はJIS規格の粒度番号が10以上である、請求項1に記載の円錐ころ軸受。
- 前記最表面から0.05mmの深さ位置での前記窒素富化層における窒素濃度が0.1質量%以上である、請求項1または2に記載の円錐ころ軸受。
- 前記式(1)のK1,K2,zmの少なくとも1つが、面圧を目的関数として最適化されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の円錐ころ軸受。
- 前記円錐ころの前記転動面において前記クラウニングが形成されたクラウニング形成部分は、前記内輪軌道面の軸方向範囲にあって前記内輪軌道面に接する接触部クラウニング部分と、前記内輪軌道面の軸方向範囲から外れて前記内輪軌道面に非接触となる非接触部クラウニング部分とを含み、
前記接触部クラウニング部分と前記非接触部クラウニング部分とにおいては、ころ軸方向に延びる母線が、互いに異なる関数で表されかつ互いに接続点で滑らかに連続する線であり、
前記接続点の近傍において、前記非接触部クラウニング部分の母線の曲率が、前記接触部クラウニング部分の母線の曲率よりも小さい、請求項1〜4のいずれか1項に記載の円錐ころ軸受。 - 前記非接触部クラウニング部分の母線は、大径側の部分および小径側の部分のいずれか一方または両方が直線である、請求項5に記載の円錐ころ軸受。
- 前記接触部クラウニング部分の母線の一部または全部が対数クラウニングで表される、請求項5または6に記載の円錐ころ軸受。
- 前記ポケットの前記狭幅側の前記小環状部にも切欠きが設けられている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の円錐ころ軸受。
- 前記ポケットの前記広幅側の少なくとも前記柱部にも切欠きが設けられている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の円錐ころ軸受。
- 前記ポケットの前記狭幅側に設けた前記切欠きの合計面積は、前記ポケットの前記広幅側に設けた前記切欠きの合計面積よりも広く、
前記流入する潤滑油が前記狭幅側の前記切欠きから前記広幅側の前記切欠きよりも多く外径側の外輪側へ逃げるようにした、請求項9に記載の円錐ころ軸受。 - 前記保持器の前記小環状部の軸方向外側に、前記内輪の小鍔の外径面に対向させた径方向内向きの鍔を設け、この対向させた前記小環状部の前記鍔の内径面と前記内輪の前記小鍔の前記外径面との隙間を、前記内輪の前記小鍔の外径寸法の2.0%以下とした、請求項1〜10のいずれか1項に記載の円錐ころ軸受。
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